DE19539880A1 - Hot-washing water storage system with circulating pump - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Warmwasserspeicheranlage für Brauchwasser mit einem in einem Ladekreislauf von oben schichtend ladbaren Speicherbehälter, wobei im Ladekreislauf eine Umwälzpumpe und ein von einer Wärmequelle, insbesondere Solarkollektor, beheizbarer Wärmetauscher liegen. Die dem Wärmetauscher zugeführte Wärme kann nicht nur aus einem Solarkollektor stammen, sondern auch "kalte" Fernwärme oder eine andere Abwärme sein.The invention relates to a hot water storage system for Process water with a stratification from above in a charging circuit loadable storage tank, with a circulating pump in the charging circuit and one from a heat source, especially a solar collector, heatable heat exchanger. The supplied to the heat exchanger Heat can not only come from a solar collector, but also "cold" district heating or other waste heat.
In der Literaturstelle "Sonnenenergie 2/1992, S. 44-46," ist eine Solaranlage mit Schichtenladung beschrieben. Der Ladekreislauf arbeitet ohne Umwälzpumpe. In ihm ist ein vom Solarkollektor beheizter Wärmetauscher und ein Thermostat vorgesehen. Dieser öffnet in Abhängigkeit von der Temperatur des Wärmetauschers des Solarkollektors. Für die Ankopplung einer zweiten Wärmequelle eignet sich der Ladekreislauf deshalb nicht.In the reference "Solar energy 2/1992, pp. 44-46," is one Solar system with stratified charge described. The charging circuit works without a circulation pump. In it is a heated by the solar collector Heat exchanger and a thermostat provided. This opens in Depending on the temperature of the heat exchanger Solar panel. Suitable for coupling a second heat source therefore the charging circuit does not.
In der DE 29 47 382 A1 ist eine Solarheizungsanlage beschrieben. Bei dieser ist im Ladekreislauf ebenfalls keine Umwälzpumpe vorgesehen. Je nach dem zwischen dem Wärmetauscher und dem Speicherbehälter bestehenden Temperaturgefälle erfolgt die Ladung in verschiedenen Höhen des Speicherbehälters. Zur Nacherwärmung ist ein Durchlauferhitzer vorgeschlagen.DE 29 47 382 A1 describes a solar heating system. At this is also no circulation pump provided in the charging circuit. Depending on the between the heat exchanger and the storage tank existing temperature differences, the charging takes place in different Height of the storage tank. For reheating is a Water heater proposed.
In der DE 27 05 474 A1 ist eine Solaranlage gezeigt, bei der im Ladekreislauf eine Umwälzpumpe vorgesehen ist. Direkt im Speicherbehälter sind Heizkörper zur Nacherwärmung angeordnet.In DE 27 05 474 A1 a solar system is shown in which Charging circuit a circulation pump is provided. Right in Storage tanks are arranged radiators for reheating.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Warmwasserspeicheranlage der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der eine möglichst störungsfreie Schichtenladung bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen erfolgt.The object of the invention is to provide a hot water storage system to propose the type mentioned at the beginning where possible trouble-free stratified charge with different Operating conditions.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, the above object is characterized by the features of characterizing part of claim 1 solved.
Im Ladebetrieb fördert die Umwälzpumpe Warmwasser des Wärmetauschers von oben in den Speicherbehälter. Entsprechend wird unten Kaltwasser abgezogen. Erst wenn die Zulauftemperatur einen unteren Grenzwert unterschreitet, wird der Ladevorgang unterbrochen; und zwar dadurch, daß das Stellventil geschlossen wird, so daß nun das für die Schichtung zu kalte Wasser, von der Umwälzpumpe gefördert, unter Umgehung des Speicherbehälters durch den Bypaß fließt. Dieser Restkreislauf bleibt aufrechterhalten, bis der Wärmetauscher das zirkulierende Wasser wieder über die Grenztemperatur erwärmt hat. Wenn dann diese Temperatur auch am Zulauftemperaturfühler herrscht öffnet das Stellventil wieder, so daß der Ladevorgang fortgesetzt wird. Eine Störung der Warmwasserschichtung durch Einspeisen von zu kaltem Wasser ist somit vermieden. Oben im Speicherbehälter, also im Bereich des Warmwasserauslasses, steht Warmwasser unvermischt mit Kaltwasser zur Verfügung.The circulating pump conveys hot water during charging Heat exchanger from above into the storage tank. Accordingly drawn off cold water below. Only when the inlet temperature is one falls below the lower limit, the charging process is interrupted; by closing the control valve so that now water too cold for stratification, conveyed by the circulation pump, bypassing the storage tank flows through the bypass. This Residual circulation remains until the heat exchanger circulating water has warmed up again above the limit temperature. If this temperature then also prevails at the inlet temperature sensor opens the control valve again so that the charging process continues. A fault in the hot water stratification by feeding in too cold water is thus avoided. At the top of the storage tank, i.e. in the Area of the hot water outlet, hot water is unmixed Cold water available.
Bei der Anlage ist günstig, daß das vom Solarkollektor erwärmte Wasser weitestgehend für die Warmwasserschichtung im Speicherbehälter ausgenutzt wird.In the system it is favorable that the water heated by the solar collector largely for hot water stratification in the storage tank is exploited.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der Durchlaßquerschnitt des Stellventils entsprechend der vom Zulauftemperaturfühler erfaßten Temperatur eingestellt, um im Ladebetrieb den Volumenstrom des Ladekreislaufes an die Wärmelieferung des Wärmetauschers anzupassen. Bei geringerer Wärmelieferung wird der Volumenstrom entsprechend kleiner eingestellt als bei größerer Wärmelieferung. Es ist dadurch eine bezüglich der Temperatur sehr gleichmäßige Warmwasserschichtung erreicht. Anstelle des Durchlaßquerschnittes des Stellventils ließe sich auch die Förderleistung der Umwälzpumpe entsprechend einstellen.In a preferred embodiment of the invention, the Passage cross section of the control valve corresponding to that of Inlet temperature sensor set temperature set in Charging operation to the volume flow of the charging circuit Adjust heat delivery of the heat exchanger. With less The flow of heat is set correspondingly smaller than with greater heat delivery. It is one regarding the Temperature very uniform hot water stratification reached. Instead of of the passage cross section of the control valve could also be Set the delivery rate of the circulation pump accordingly.
In Weiterbildung der Erfindung ist im ersten Ladungszweig wenigstens eine weitere Wärmequelle angeordnet. Eine solche Anordnung der weiteren Wärmequelle ist vorteilhaft, weil dann ihre Wärmelieferung bezüglich der Warmwasserschichtung in der gleichen Weise und mit den gleichen Mitteln wie die des erstgenannten Wärmetauschers erfaßt wird. Als weitere Wärmequelle kann eine Wärmepumpe, ein elektrischer Heizkörper und/oder ein Wärmetauscher eines Öl- oder Gasheizkessels vorgesehen sein.In a further development of the invention, at least in the first charge branch another heat source arranged. Such an arrangement of another heat source is advantageous because then its heat delivery with regard to hot water stratification in the same way and with the same means as that of the first-mentioned heat exchanger is detected. As a further heat source, a heat pump, an electric one Radiator and / or a heat exchanger of an oil or gas boiler be provided.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.Further advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims and the following description of a Embodiment.
Die Figur zeigt einen Hydraulikschaltplan einer Solarkollektoranlage.The figure shows a hydraulic circuit diagram of a solar collector system.
In einen Speicherbehälter (1) mündet oben ein erster Leitungszweig (2). Unten ist an ihn ein zweiter Leitungszweig (3) angeschlossen. Die Leitungszweige (2, 3) bilden einen Ladekreislauf für den Speicherbehälter (1). Im ersten Leitungszweig (2) liegen eine Umwälzpumpe (4), ein erster Wärmetauscher (5), sekundärseitig, ein zweiter Wärmetauscher (6), sekundärseitig, und ein Zulauf- Temperaturfühler (7). Im zweiten Leitungszweig (3) liegen ein Temperaturfühler (9) und ein Stellventil (10). Das Stellventil (10) ist vom Zulauf- Temperaturfühler (7) steuerbar. Diese Baugruppe ist etwa nach Art eines aus der Kraftfahrzeugtechnik bekannten Kühlwasserreglers aufgebaut.A first line branch ( 2 ) opens into a storage container ( 1 ). At the bottom, a second line branch ( 3 ) is connected to it. The line branches ( 2, 3 ) form a charging circuit for the storage container ( 1 ). A circulation pump ( 4 ), a first heat exchanger ( 5 ) on the secondary side, a second heat exchanger ( 6 ) on the secondary side and an inlet temperature sensor ( 7 ) are located in the first line branch ( 2 ). A temperature sensor ( 9 ) and a control valve ( 10 ) are located in the second line branch ( 3 ). The control valve ( 10 ) can be controlled by the inlet temperature sensor ( 7 ). This assembly is constructed approximately in the manner of a cooling water regulator known from automotive engineering.
Zwischen dem zweiten Wärmetauscher (6) und dem Speichereintritt zweigt am ersten Leitungszweig (2) ein Bypaß (11) ab, der zwischen dem Stellventil (10) und der Umwälzpumpe (4) in den ersten Leitungszweig (3) mündet. Im Bypaß (11) ist ein Bypaßventil (12) angeordnet, das einen Mindestvolumenstrom strömen läßt. Das Bypaßventil (12) kann so ausgebildet sein, daß ein Mindestvolumenstrom ständig fließt. Es kann aber auch elektrisch als Magnet- bzw. Motorventil betrieben werden. Denkbar wäre auch eine Ausführung, bei der das im Ruhezustand geschlossene Bypaßventil (12) durch Temperatur durch den Förderdruck der Pumpe bei geschlossenem Stellventil (10) in den Öffnungszustand bringbar wäre. Das Bypaßventil (12) schließt, wenn das Stellventil (10) offen ist. Das Bypaßventil (12) ist offen, wenn das Stellventil (10) geschlossen ist.A bypass ( 11 ) branches off at the first line branch ( 2 ) between the second heat exchanger ( 6 ) and the storage inlet, which bypass opens into the first line branch ( 3 ) between the control valve ( 10 ) and the circulation pump ( 4 ). A bypass valve ( 12 ) is arranged in the bypass ( 11 ) and allows a minimum volume flow to flow. The bypass valve ( 12 ) can be designed so that a minimum volume flow flows continuously. But it can also be operated electrically as a solenoid or motor valve. An embodiment would also be conceivable in which the bypass valve ( 12 ), which is closed in the idle state, could be brought into the open state by temperature through the delivery pressure of the pump with the control valve ( 10 ) closed. The bypass valve ( 12 ) closes when the control valve ( 10 ) is open. The bypass valve ( 12 ) is open when the control valve ( 10 ) is closed.
In den Speicherbehälter (1) mündet unten eine Kaltwasserleitung (13). Oben ist an ihn eine Warmwasserzapfleitung (14) angeschlossen. Im Speicherbehälter (1) ist etwa in 2/3 seiner Höhe (von unten) ein Temperaturfühler (15) vorgesehen.A cold water pipe ( 13 ) opens into the storage tank ( 1 ) below. A hot water tap ( 14 ) is connected to it at the top. A temperature sensor ( 15 ) is provided in the storage container ( 1 ) at approximately 2/3 of its height (from below).
An den Wärmetauscher (5) ist primärseitig ein Solarkollektor (16), ein Dreiwege-Ventil (23), eine Umwälzpumpe (17) im Rücklauf und ein Temperaturfühler (18) im Vorlauf angeschlossen.A solar collector ( 16 ), a three-way valve ( 23 ), a circulation pump ( 17 ) in the return line and a temperature sensor ( 18 ) in the flow line are connected on the primary side to the heat exchanger ( 5 ).
Der zweite Wärmetauscher (6) bildet primärseitig den Kondensator einer Wärmepumpe, die mit einem Expansionsventil (19), einem Verdampfer (20) und einem Verdichter (21) arbeitet. Dem Verdampfer (20) ist ein Lüfter (22) zugeordnet.The second heat exchanger ( 6 ) on the primary side forms the condenser of a heat pump which works with an expansion valve ( 19 ), an evaporator ( 20 ) and a compressor ( 21 ). A fan ( 22 ) is assigned to the evaporator ( 20 ).
Die beschriebene Anlage arbeitet im Ladebetrieb des
Speicherbehälters (1) im wesentlichen folgendermaßen:
Liefert der Solarkollektor (16) Wärme, dann wird diese bei laufender
Umwälzpumpe (4) und geöffnetem Stellventil (10) auf den Ladekreislauf
übertragen, so daß der Speicherbehälter (1) von oben geschichtet
aufgeladen wird. Oberhalb eines Temperaturgrenzwertes, der zur
Ladung des Speicherbehälters (1) geeignet ist, wird vom
Zulauftemperaturfühler (7) der Durchflußquerschnitt des Stellventils (10)
temperaturabhängig so eingestellt, daß der Speicherbehälter (1) mit
möglichst gleichmäßiger Wassertemperatur, beispielsweise 65°C,
geladen wird. Bei kleinerer Wärmelieferung des Solarkollektors (16) wird
der Durchlaßquerschnitt des Stellventils (10) kleiner eingestellt als bei
größerer Wärmelieferung.The system described works in the loading mode of the storage container ( 1 ) essentially as follows:
If the solar collector ( 16 ) supplies heat, it is transferred to the charging circuit with the circulation pump ( 4 ) running and the control valve ( 10 ) open, so that the storage container ( 1 ) is charged in layers from above. Above a temperature limit that is suitable for charging the storage tank ( 1 ), the flow cross-section of the control valve ( 10 ) is set in a temperature-dependent manner by the inlet temperature sensor ( 7 ) in such a way that the storage tank ( 1 ) is charged with the most uniform water temperature possible, for example 65 ° C . With a smaller heat delivery of the solar collector ( 16 ), the passage cross section of the control valve ( 10 ) is set smaller than with a larger heat delivery.
Unterschreitet die Temperatur am Zulauf-Temperaturfühler (7) einen unteren Grenzwert, unterhalb dem das Warmwasser zum Weiterladen des Speicherbehälters (1) zu kalt ist, dann schließt der Zulauf- Temperaturfühler (7) das Stellventil (10), so daß die Wasserströmung im zweiten Leitungszweig (3) und im Speicherbehälter (1) unterbrochen wird. Das bisher geschlossene Bypaßventil (12) öffnet nun, beispielsweise durch Steuerung vom Zulauf-Temperaturfühler (7) oder aufgrund der entstehenden Druckunterschiede. Die Umwälzpumpe (4) läuft weiter. Es zirkuliert also weiterhin Wasser durch die Wärmetauscher (5, 6). Steigt die Temperatur in diesem Restkreislauf wieder über den genannten Grenzwert, beispielsweise weil der Wärmetauscher (5) oder der Wärmetauscher (6) Wärme liefern, dann öffnet der Zulauf- Temperaturfühler (7) das Stellventil (10) und der Bypaß (11) schließt, so daß der Speicherbehälter (1) weiter geladen wird.If the temperature at the inlet temperature sensor ( 7 ) falls below a lower limit below which the hot water is too cold to transfer the storage tank ( 1 ), the inlet temperature sensor ( 7 ) closes the control valve ( 10 ) so that the water flow in the second Line branch ( 3 ) and in the storage tank ( 1 ) is interrupted. The previously closed bypass valve ( 12 ) now opens, for example by controlling the inlet temperature sensor ( 7 ) or due to the pressure differences that arise. The circulation pump ( 4 ) continues to run. Water continues to circulate through the heat exchangers ( 5, 6 ). If the temperature in this residual circuit rises again above the limit value mentioned, for example because the heat exchanger ( 5 ) or the heat exchanger ( 6 ) supply heat, then the inlet temperature sensor ( 7 ) opens the control valve ( 10 ) and the bypass ( 11 ) closes, so that the storage container ( 1 ) is loaded further.
Der Solarkollektor (16) arbeitet gegenüber der Wärmepumpe mit Vorrang, weil der Solarkollektorbetrieb wirtschaftlicher als der Wärmepumpenbetrieb ist. Hierfür ist vorgesehen, daß der Motor (M2) des Verdichters (21) und der Motor (M1) des Lüfters (22) nur dann einschalten, wenn am Temperaturfühler (18) eine untere Grenztemperatur erreicht ist.The solar collector ( 16 ) works with priority over the heat pump because the solar collector operation is more economical than the heat pump operation. For this purpose it is provided that the motor (M2) of the compressor ( 21 ) and the motor (M1) of the fan ( 22 ) only switch on when a lower limit temperature has been reached on the temperature sensor ( 18 ).
Zweckmäßigerweise sollte in die Bypaßleitung (11) ein Rückschlagventil (23) geschaltet sein, um zu vermeiden, daß beim Zapfen von Warmwasser über die Bypaßleitung (11) sowie die Rücklaufleitung (13) Kaltwasser in den Speicher (1) eingespeist wird.A check valve ( 23 ) should expediently be connected to the bypass line ( 11 ) in order to prevent cold water from being fed into the store ( 1 ) when hot water is drawn off via the bypass line ( 11 ) and the return line ( 13 ).
Um eine bessere Energieankopplung zu erreichen, ist es zweckmäßig, in den Kollektorkreis ein Dreiwege-Ventil (23) einzusetzen, das den Kollektor so lange vom Wärmetauscher (5) kurzgeschlossen hält, bis eine Grenztemperatur am Ventil (23) erreicht ist, bei der der Wärmetauscher (5) in den Kollektorkreis eingeschaltet wird.In order to achieve better energy coupling, it is advisable to use a three-way valve ( 23 ) in the collector circuit, which keeps the collector short-circuited by the heat exchanger ( 5 ) until a limit temperature is reached at the valve ( 23 ) at which the Heat exchanger ( 5 ) is turned on in the collector circuit.
Eine weitere Verbesserung der Warmwasserspeicheranlage ergibt sich dadurch, daß parallel zu dem bestehenden Ladekreislauf ein weiterer Ladekreislauf geschaltet werden kann, der von einer zusätzlichen Wärmequelle, nämlich einer Öl- bzw. Gasheizung, versorgt wird. Hier ist es möglich, die beiden Volumenströme zu summieren, um z. B. eine schnelle Aufheizung des Speichers zu erreichen. There is a further improvement in the hot water storage system in that another parallel to the existing charging circuit Charging circuit can be switched by an additional Heat source, namely an oil or gas heater, is supplied. Here is it is possible to sum the two volume flows to z. Legs to achieve rapid heating of the storage.
Durch diese besondere Maßnahme ist es aber auch denkbar, solange sowohl der Sonnenkollektor wie auch die in den Sonnenkollektor-Kreis eingeschaltete Wärmepumpe nicht mehr energetisch ausreichend arbeiten können, daß dann der zweite zusätzliche Ladekreislauf die Aufladung des Speichers übernimmt. Mit dieser Maßnahme ist eine ganzjährige, den besonderen Außentemperaturen angepaßte Aufladung des Warmwasserspeichers möglich.With this special measure, it is also conceivable as long both the solar panel and those in the solar panel circuit switched on heat pump is no longer energetically sufficient can work that then the second additional charging circuit The storage tank is charged. With this measure is one year-round charging adapted to the special outside temperatures of the hot water tank possible.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995139880 DE19539880A1 (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Hot-washing water storage system with circulating pump |
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10344003B3 (en) * | 2003-09-23 | 2005-03-24 | Robert Bosch Gmbh | Stratified charge storage device for water heating system has water regulating valve in form of electrically heated expansion element |
DE102004001170A1 (en) * | 2004-01-07 | 2005-08-04 | Cetetherm Gmbh | Bypass in the reaction storage advance |
-
1995
- 1995-10-26 DE DE1995139880 patent/DE19539880A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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